Qu'est-ce qu'une charge structurelle?
La charge structurelle est le poids total d'un bâtiment, d'un pont ou d'un autre objet.Cette valeur comprend le poids de l'objet, tout équipement qui y est installé et les effets potentiels de la météo et des personnes.Les charges créées par le poids de la structure sont normalement appelées charges statiques, et les charges des occupants ou des effets météorologiques sont appelées charges vivantes.Les architectes et les ingénieurs doivent inclure toutes les charges possibles et les facteurs de sécurité adéquats dans la conception structurelle pour éviter les défaillances de charge.
En utilisant un bâtiment comme exemple, la charge statique du bâtiment peut inclure les travaux en acier, les planchers et les murs intérieurs.Tout équipement installé pour prendre en charge les opérations de construction, tels que l'équipement de chauffage et de climatisation, l'éclairage et la plomberie doit être ajouté aux calculs de charge statique.Ces facteurs ne font que la charge structurelle d'un bâtiment vide et sont bien inférieurs aux exigences de conception minimale.
Des charges supplémentaires se produisent à partir du mobilier, de l'équipement de bureau portable et des effets personnels apportés au bâtiment.Les personnes qui travaillent dans le bâtiment et tous les visiteurs sont une charge en direct en constante évolution qui doit être structurellement soutenue par le bâtiment.Les vents, la neige ou les fortes pluies peuvent ajouter un poids significatif à la structure du bâtiment et doivent être inclus dans les calculs de charge structurelle.
De nombreux gouvernements émettent des exigences de charge minimale pour différents types d'opérations de construction.Un immeuble de bureaux peut avoir des exigences de charge différentes de celles d'une opération de fabrication avec un grand équipement positionné sur les étages.Une autre considération pour les bâtiments industriels est l'effet des vibrations sur le bâtiment, et les calculs de charge structurelle des vibrations doivent être effectués avec un renforcement supplémentaire du bâtiment et des fondations.
L'équipement mobile a également des considérations de charge structurelle en raison des vibrations et des effets de choc.Les avions ont de grandes charges créées par les effets de l'air sur les ailes et la surface extérieure.Les passagers et les bagages ajoutent des charges supplémentaires qui doivent être soutenues par le corps du fuselage ou de l'avion, et les ailes qui soulèvent toute la structure.Les turbulences, les décollages et les atterrissages sont des charges de choc en direct qui peuvent ajouter des contraintes importantes sur de courtes périodes et doivent être prises en compte dans la conception des avions.Une charge d'amortisseur similaire se produit sur les camions et les voitures lorsqu'ils voyagent sur des routes rugueuses, et le cadre du véhicule et la suspension doivent absorber ces contraintes.
Les ponts ont des considérations de charge structurelles différentes, car elles sont souvent soutenues uniqueou colonnes.Le déplacement du trafic crée des contraintes de flexion dans les sections de la route qui ne sont pas soutenues et peuvent entraîner des contraintes de vibration appelées harmoniques qui peuvent endommager la structure.Les ponts nécessitant des sections non soutenues plus longues utilisent souvent des câbles ou d'autres supports pour transférer des charges vers des piles de fondation ou des colonnes de support de pont principal.Les supports de câble permettent à la structure du pont d'être plus faible, car la structure elle-même ne doit pas prendre en charge l'ensemble du pont et toutes les charges vivantes.
La météo peut créer des charges importantes sur les structures, et peut être une considération de conception majeure dans certaines parties de lamonde où les vents sont forts ou les chutes de neige sont lourdes.Les vitesses du vent augmentent avec la hauteur au-dessus du sol, qui dans les zones sujettes aux ouragans peuvent créer une charge importante contre un extérieur des bâtiments et la structure intérieure.De fortes pluies se produisant souvent pendant les tempêtes tropicales peuvent ajouter encore plus de charge qui doit être absorbée par le bâtiment.Depuis le début du XXe siècle, de nombreux gouvernements ont des exigences de conception de charge structurelle pour les zones d'ouragan et sont révisées de temps en temps car les tests et les enquêtes sur les dommages causés par la tempête entraînent une meilleure compréhension du stress du vent.